氧化還原反應(yīng)“系統(tǒng)分步掌握模式”課程方案設(shè)計(jì)及實(shí)踐研究

【摘要】氧化還原是高中化學(xué)的重要概念，是初中化學(xué)到高中化學(xué)的重要轉(zhuǎn)折性概念，歷來(lái)是高一教學(xué)的重難點(diǎn)。傳統(tǒng)課程就氧化還原反應(yīng)概念掌握的設(shè)計(jì)存在時(shí)間超前、概念密集、難度集中等不利于學(xué)生建構(gòu)的弊端。結(jié)合課程開(kāi)發(fā)實(shí)踐，對(duì)于氧化還原反應(yīng)的概念建構(gòu)進(jìn)行了新的課程設(shè)計(jì)，突出了系統(tǒng)布局、分步建構(gòu)和逐步達(dá)成的課程安排，取得了良好的教學(xué)效果。

【關(guān)鍵詞】氧化還原 課程開(kāi)發(fā)

【中圖分類(lèi)號(hào)】G633.8 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A 【文章編號(hào)】2095-3089（2017）48-0139-02

氧化還原概念是高中化學(xué)的重要概念，是理解元素及其化合物性質(zhì)的觀念基礎(chǔ)。在初中化學(xué)中，學(xué)生對(duì)化學(xué)反應(yīng)的理解停留在“形式運(yùn)算”階段，即從“拆分和組合”來(lái)理解化學(xué)反應(yīng)。這種“形式運(yùn)算”甚至是根深蒂固的，以至于有些高一學(xué)生會(huì)寫(xiě)出諸如：“Al+3NaOH 3Na+Al（OH）3”和“NaOH+Cl2 NaClO+HCl”這樣的反應(yīng)方程式?？梢?jiàn)，要實(shí)現(xiàn)學(xué)生從“形式運(yùn)算”到“實(shí)質(zhì)運(yùn)算”（氧化還原）的轉(zhuǎn)變，氧化還原的概念建構(gòu)是至關(guān)重要的。然而，現(xiàn)有的教材對(duì)氧化還原概念掌握的設(shè)計(jì)還存在一些不足，不能完全適應(yīng)所有學(xué)生的學(xué)習(xí)需要。因此，對(duì)氧化還原概念掌握進(jìn)行校本化的課程重新規(guī)劃和開(kāi)發(fā)，使之更加適合于本校學(xué)生的發(fā)展就顯得十分必要。

1.氧化還原反應(yīng)“集中掌握”傳統(tǒng)課程模式的弊端

現(xiàn)有教材對(duì)氧化還原概念掌握設(shè)計(jì)上主要存在的問(wèn)題是“時(shí)間超前”、“概念密集”和“難度集中”等問(wèn)題。表1列出了三種版本高中教材（必修1）對(duì)于氧化還原反應(yīng)概念的布局。

表1 三種版本高中教材（必修1）中“氧化還原”概念課程布局

三種版本的教材對(duì)氧化還原的課程布局的共同點(diǎn)是：在展開(kāi)元素及其化合物學(xué)習(xí)之前，作為一個(gè)預(yù)備性的概念，試圖讓學(xué)生集中掌握，以便于對(duì)后續(xù)的元素及其化合物的學(xué)習(xí)起到一個(gè)觀念統(tǒng)攝的作用。然而，實(shí)際教學(xué)中，氧化還原反應(yīng)的概念掌握上的問(wèn)題恰恰出在“集中掌握”上。首先，氧化還原反應(yīng)概念涉及到“化合價(jià)變化分析”、“電子得失分析”、“氧化劑”、“還原劑”、“氧化性”、“還原性”、“氧化反應(yīng)”、“還原反應(yīng)”、“氧化產(chǎn)物”和“還原產(chǎn)物”等等概念，應(yīng)該說(shuō)，氧化還原反應(yīng)是一個(gè)“概念群”，并不是一個(gè)單一概念。這就決定了一次性“集中掌握”要遭遇這些概念群在學(xué)習(xí)心理上的“密集阻止”，就是容易混亂、混淆。難怪有不少學(xué)生學(xué)了三年的化學(xué)最終還是把“氧化”和“還原”乾坤顛倒。其次，氧化還原反應(yīng)“概念群”均極具抽象性。它涉及到思維對(duì)象的選定、“主動(dòng)語(yǔ)態(tài)”和“被動(dòng)語(yǔ)態(tài)”的語(yǔ)義轉(zhuǎn)換、“狀態(tài)概念”和“過(guò)程概念”的運(yùn)用等范疇，這些對(duì)于剛剛跨入高中的抽象思維能力還很薄弱的學(xué)生們來(lái)說(shuō)，難度是可想而知的。

受到傳統(tǒng)課程思維慣性的影響，對(duì)于氧化還原概念，不管是現(xiàn)行的教材還是教學(xué)中的實(shí)際執(zhí)行的課程，都仍然延續(xù)了幾十年一貫的“集中掌握”的課程模式。多年的教學(xué)實(shí)踐反復(fù)證明，氧化還原概念的“集中掌握”課程模式無(wú)法得到滿(mǎn)意的教學(xué)效果，無(wú)法真正地幫助學(xué)生形成牢固的能夠進(jìn)行“實(shí)質(zhì)運(yùn)算”的概念，大多流于死記硬背。新世紀(jì)課程改革以來(lái)，出現(xiàn)了一些課程創(chuàng)新的舉措（比如蘇教版教材對(duì)氧化還原的掌握采用了多段式的課程設(shè)計(jì)嘗試），但是，在實(shí)際教學(xué)中所實(shí)行的課程并沒(méi)有得到實(shí)質(zhì)的改變。在一些學(xué)校，根深蒂固的“一步到位”的課程思維仍牢牢占據(jù)著統(tǒng)治地位（所謂“一步到位”即在第一次講授氧化還原反應(yīng)時(shí)就從概念、電子計(jì)算、方程式配平等追求一次完成，這種“一步到位”式的講授，對(duì)學(xué)生的后續(xù)學(xué)習(xí)產(chǎn)生了很大的心理困擾和自我懷疑）。這在一定程度上影響了學(xué)生對(duì)于化學(xué)學(xué)科的學(xué)習(xí)興趣的形成。

2.氧化還原反應(yīng)“系統(tǒng)分步掌握”模式的理念與課程設(shè)計(jì)

“系統(tǒng)分步布局”的課程設(shè)計(jì)理念強(qiáng)調(diào)如下幾個(gè)方面：①氧化還原反應(yīng)概念群的層次和結(jié)構(gòu)；②重視學(xué)習(xí)心理上的難易層次和可學(xué)習(xí)程度的層次；③重視學(xué)習(xí)經(jīng)驗(yàn)的累積效應(yīng)、疊加效應(yīng)對(duì)概念形成的作用；④重視提供足夠的時(shí)間滿(mǎn)足學(xué)生建構(gòu)概念過(guò)程中所必須進(jìn)行的反思和確認(rèn)。根據(jù)這些原則，依托蘇教版教材，將氧化還原概念掌握設(shè)計(jì)嵌入到主干課程中，形成如下課程方案（見(jiàn)圖1）

相較于“集中掌握”方式，本課程方案將概念建構(gòu)的時(shí)間跨度擴(kuò)大為一個(gè)學(xué)期，留給學(xué)生足夠的消化吸收和回味反思的時(shí)間，實(shí)踐中取得了良好的效果。在課程“概念發(fā)展”的安排上，結(jié)合氯氣的性質(zhì)重點(diǎn)建構(gòu)了氧化性的概念，結(jié)合金屬鈉的性質(zhì)重點(diǎn)建構(gòu)了還原性的概念。把氧化性概念和還原性概念確立為氧化還原概念群的基礎(chǔ)概念。在氧化還原概念群中，之所以眾多概念容易混淆，是因?yàn)檫@些概念均過(guò)于抽象，沒(méi)有一個(gè)是“實(shí)在”的概念作為思維的憑借。因此，結(jié)合氯氣和金屬鈉性質(zhì)學(xué)習(xí)的展開(kāi)，通過(guò)獲得氯氣容易得電子和金屬鈉容易失電子的充分的感性認(rèn)識(shí)，以此為基礎(chǔ)，引導(dǎo)學(xué)生建構(gòu)“氧化性”和“還原性”兩個(gè)“實(shí)在”概念，打下了牢固的概念基石，那么其他概念的推衍就有了可靠的基礎(chǔ)，學(xué)習(xí)起來(lái)自然就比較輕松。此外，在概念發(fā)展的高級(jí)階段，課程強(qiáng)調(diào)了對(duì)“狀態(tài)概念”和“過(guò)程概念”的區(qū)分。氧化劑和還原劑是反應(yīng)前的“狀態(tài)”概念，氧化反應(yīng)和還原反應(yīng)則是連接了“起點(diǎn)”（反應(yīng)物）和“終點(diǎn)”（生成物）的“過(guò)程”概念。長(zhǎng)期的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)表明，很多學(xué)生因?yàn)闆](méi)有區(qū)分“狀態(tài)”和“過(guò)程”因而造成概念混亂。在概念發(fā)展的最高階段，強(qiáng)調(diào)氧化還原概念中所蘊(yùn)含的思維方法，即“一體兩面”的角度變換的方法和思維對(duì)象轉(zhuǎn)變的方法。

經(jīng)過(guò)高一一個(gè)學(xué)期左右的分步式概念建構(gòu)課程實(shí)踐，在極大的程度上轉(zhuǎn)變了傳統(tǒng)課程中學(xué)生氧化還原學(xué)習(xí)困難的被動(dòng)局面，幾乎沒(méi)有學(xué)生認(rèn)為氧化還原難學(xué)（極少數(shù)認(rèn)為困難是因?yàn)閭€(gè)別教師堅(jiān)持“集中掌握”課程所造成），學(xué)生們充分體驗(yàn)了建構(gòu)概念的過(guò)程，領(lǐng)悟到概念建構(gòu)過(guò)程中所蘊(yùn)含的思維方法。這是“集中掌握”的課程設(shè)計(jì)所難以做到的。由于分步式掌握能夠化整為零，便于將概念建構(gòu)過(guò)程滲透到其他主干課程之中，在整體上比“集中掌握”式課程要節(jié)省一周的課時(shí)，真正實(shí)現(xiàn)了“好”和“省”。

3.氧化還原反應(yīng)概念“系統(tǒng)分步掌握”模式的教學(xué)策略

“系統(tǒng)分步掌握”模式的課程規(guī)劃需要相應(yīng)的有效教學(xué)策略與之相互配合。這些教學(xué)策略主要包括如下幾個(gè)方面。

首先，需要抓住氧化還原反應(yīng)概念群中的核心概念進(jìn)行教學(xué)?！把趸浴焙汀斑€原性”是氧化還原概念群的基礎(chǔ)概念和核心概念。這兩個(gè)基礎(chǔ)核心概念需要通過(guò)實(shí)踐獲得足夠的感性認(rèn)識(shí)，再對(duì)感性資料進(jìn)行歸納獲得理性的抽象，其概念建構(gòu)的規(guī)律是由表及里的抽象過(guò)程。因此，對(duì)于“氧化性”和“還原性”這兩個(gè)基礎(chǔ)核心概念的建構(gòu)是需要一定的時(shí)間跨度和一定的感性認(rèn)識(shí)的積累作為基礎(chǔ)的。傳統(tǒng)課程的“集中掌握”模式恰恰是大大壓縮了這個(gè)感性認(rèn)識(shí)的階段，急功近利地希望一步跨入理性抽象的高級(jí)階段，結(jié)果往往是欲速則不達(dá)。教學(xué)實(shí)踐中，將“氧化性”建立在氯氣性質(zhì)的歸納抽象基礎(chǔ)之上，將“還原性”的概念建立在“金屬鈉的性質(zhì)”的歸納抽象基礎(chǔ)之上。傳統(tǒng)的“集中掌握”模式因?yàn)樵谕粫r(shí)間點(diǎn)同時(shí)講授“氧化性”和“還原性”，因?yàn)椤敖蛐?yīng)”的存在，極易造成混淆。因此，在課程時(shí)段上分開(kāi)建構(gòu)，依托感性認(rèn)識(shí)，分步達(dá)成就能有效避開(kāi)“近因效應(yīng)”的干擾。事實(shí)證明，只要非常扎實(shí)地打下了“氧化性”和“還原性”這兩個(gè)基礎(chǔ)核心概念，其他的“相關(guān)概念”和“發(fā)展概念”才有依托，學(xué)習(xí)的難度才會(huì)大幅度降低。

其次，需要抓住氧化還原反應(yīng)概念群中的“狀態(tài)概念”和“過(guò)程概念”?！盃顟B(tài)概念”包括“氧化劑”、“還原劑”、“氧化產(chǎn)物”和“還原產(chǎn)物”，而“過(guò)程概念”則包括“氧化反應(yīng)”和“還原反應(yīng)”。“狀態(tài)概念”和“過(guò)程概念”都是用于對(duì)具體氧化還原反應(yīng)進(jìn)行分析的工具性概念。將起點(diǎn)狀態(tài)和終點(diǎn)狀態(tài)聯(lián)系起來(lái)，就是一個(gè)對(duì)過(guò)程的描述。對(duì)于氧化還原反應(yīng)，需要從兩個(gè)角度進(jìn)行兩種過(guò)程的分析，這是一種“一體兩面”的邏輯思辨模式，是一種高度抽象的思維方式，具有“思維技能”、“思維方法”和“思維方式”等本質(zhì)屬性。傳統(tǒng)“集中掌握”模式誤將這些“思維技能”和“思維方式”屬性的概念當(dāng)作陳述性知識(shí)，希望在短時(shí)間內(nèi)傳授（口訣式教學(xué)是其典型代表），顯然不可能達(dá)到理想的效果，也難以發(fā)揮在概念建構(gòu)過(guò)程中發(fā)展邏輯思辨能力和思維方式訓(xùn)練的價(jià)值。實(shí)際上，思維技能、思維方法和思維方式的訓(xùn)練和養(yǎng)成是一項(xiàng)長(zhǎng)期的工作，絕不可能在短期內(nèi)形成。心理學(xué)的研究證明，技能的掌握需要足夠的時(shí)間和足夠的訓(xùn)練量，而思維方法和思維方式的轉(zhuǎn)變則需要更長(zhǎng)的時(shí)間。傳統(tǒng)“集中掌握”課堂上學(xué)生貌似已經(jīng)掌握，但這往往是一種假象。在本課題組課程創(chuàng)新實(shí)踐中，將氧化還原反應(yīng)分析（狀態(tài)概念和過(guò)程概念，雙線橋法）的課程內(nèi)容安排在兩個(gè)多月的時(shí)間跨度內(nèi)學(xué)習(xí)，長(zhǎng)期滲透直至熟練掌握，給學(xué)生留下足夠的歷練時(shí)間，為學(xué)生內(nèi)化思維方法和思維方式提供了有利的條件。

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